Laboratorio Fotoradiografico

Il Laboratorio Fotoradiografico esegue riprese di documentazione fotografica  del patrimonio storico-artistico appartenente alle collezioni della Pinacoteca e del territorio di competenza della ex-Soprintendenza per i beni storici e artistici.
Si occupa inoltre di effettuare campagne d’indagini diagnostiche volte al riconoscimento della storia e della tecnica esecutiva delle opere, collaborando nella ricerca con le principali Istituzioni del paese: l’Istituto superiore per la conservazione ed il restauro, l’Opificio delle pietre dure di Firenze, l’Università degli studi di Milano, l’ENEA, l’Istituto nazionale di ottica di Arcetri, il CNR.

Il laboratorio si è  distinto grazie alle professionalità che vi operano ed alla dotazione di una strumentazione altamente tecnologica e di assoluta avanguardia scientifica: una sinergia che ha portato per mezzo di indagini fisiche non invasive – riprese speciali in luce radente, all’ultravioletto, all’infrarosso, radiografie, riflettografie e fluorescenze – ad un approfondimento significativo delle conoscenze circa la natura dei manufatti artistici e il loro stato conservativo.

Le immagini archiviate derivano dall’attività di documentazione svolta, con materiale risalente sino al primo Novecento. L’archivio è consultabile, per motivi di studio, solo su appuntamento.

Tecniche radiografiche

La radiografia è utilizzata soprattutto su tele, tavole e sculture lignee. È un’indagine strumentale non invasiva utilizzata per conoscere, in modo approfondito e immediato, la tecnica esecutiva e materica dell’opera. Questo procedimento offre il vantaggio di rendere in modo visibile lo stato di conservazione dei dipinti e gli eventuali precedenti restauri, dando informazioni utili agli operatori del settore per una tecnica più appropriata, nel caso che l’opera sia restaurata. Inoltre questa tecnica è utilizzata anche per conoscere i vari processi lavorativi dell’artista, grazie alla qualità e affidabilità della lastra radiografica che riesce a svelare ogni minimo dettaglio dell’opera, infatti, la speciale emulsione della pellicola, ha una densità che permette di rivelare la consistenza anche delle pennellate più leggere, smascherando così i “falsi” o “trafugati”. Per tali analisi si utilizza un apparecchio radiografico con una potenza non superiore ai 80 Kv.

L’avventurosa storia della riflettografia IR a Brera

Nel 1942, l’allora soprintendente alle Gallerie di Milano, Ettore Modigliani, decise di dotare la Pinacoteca di Brera di un moderno Laboratorio Fotografico che fosse capace non solo di riprodurre fotograficamente le opere della Pinacoteca di Brera e del territorio di competenza della Soprintendenza, ma di eseguire anche delle riprese speciali. Tecniche quali l’ultravioletto, l’infrarosso e la radiografia utilizzate come strumento per la documentazione dello stato di conservazione delle opere e per ottenere maggiori informazioni nel campo del “non visibile”. Pomposamente gli dette il nome di “Laboratorio Fotoradiografico e di ricerca scientifica”. Il progetto ebbe vita breve: il Laboratorio dovette chiudere a causa dei pesanti danneggiamenti che l’intero Palazzo di Brera subì durante la guerra. Ma rimase l’idea e lo spirito, tanto che, dopo la ricostruzione post-bellica, la nuova soprintendente Ferdinanda Wittgens inaugurò il Laboratorio Fotoradiografico dotandolo, anche grazie ai contributi derivanti dal Piano Marshall, di nuove strumentazioni diagnostiche. Nacque così una sana e simpatica tradizione – a cui nessun soprintendente si è mai sottratto – di adoperarsi affinché nella Pinacoteca di Brera si approfondisse la diagnostica d’arte, dotando il Laboratorio delle più innovative strumentazioni e promuovendo progetti di collaborazioni con i maggiori centri di ricerca del paese: l’Istituto superiore per la conservazione ed il restauro, l’Opificio delle pietre dure di Firenze, l’Università degli studi di Milano, l’ENEA, l’Istituto nazionale di ottica di Arcetri, il CNR. Nel corso degli anni le tecniche di ripresa, in particolare nel campo dell’infrarosso, hanno subito lente ma significative evoluzioni, aggiornate in anni recenti con l’ausilio dell’informatica.

Negli anni Cinquanta e Sessanta si effettuavano riprese fotografiche all’infrarosso utilizzando macchine fotografiche di grande formato, detti banchi ottici, ugualmente adoperate per le riprese in bianco e nero e a colori. Le emulsioni per i banchi ottici erano ancora spesso stese su lastre di vetro e le pellicole a colori non avevano le performance raggiunte solo successivamente, tanto che per effettuare riprese con luce artificiale era necessario utilizzare enormi stabilizzatori di corrente. Le riprese all’infrarosso avevano da poco trovato utilizzo nella diagnostica delle opere d’arte, grazie al fatto che con l’infrarosso era possibile vedere al di sotto dei primi strati della pellicola pittorica, e in alcuni casi evidenziare il disegno preparatorio sull’imprimitura a gesso della tavola o della tela; in altri casi si potevano evidenziare rifacimenti o pentimenti dell’impianto pittorico.
Nella  fotografia all’infrarosso si utilizzava una speciale pellicola, sensibile, oltre che al visibile, anche ad una piccola parte di infrarosso. La parte visibile veniva opportunamente filtrata con un filtro nero. Tecnicamente, mentre la radiazione visibile (la luce) ha una lunghezza d’onda compresa tra i 420 e i 720 nanometri (nm), con questo sistema pellicola IR – filtro passa alto infrarosso, si registravano le radiazioni del più vicino infrarosso, dai 720 ai 900 nm, al limite della sensibilità di queste speciali pellicole con emulsione ai sali d’argento. Come fonte d’illuminazione era sufficiente, allora come oggi, utilizzare comuni lampade ad incandescenza con filamenti al tungsteno, cioè lampade ad alto contenuto di radiazioni infrarosse, già utilizzate per le normali riprese fotografiche con luce artificiale.
Oggi è possibile fare fotografie all’infrarosso con le comuni fotocamere digitali registrando una gamma di infrarosso ancora più ampia. Gli array al silicio, usati al posto della pellicola per registrare le immagini, sono infatti sensibili fino ai 1050 nm circa. L’illuminazione e il filtro che elimina il visibile sono gli stessi utilizzati nella fotografia IR analogica, ma la fotocamera deve essere opportunamente modificata asportando un filtro generalmente posto a contatto con il sensore, proprio per eliminarne la sensibilità all’infrarosso e per non alterare i colori nel visibile.

Negli anni Sessanta, la Kodak commercializzò una speciale pellicola diapositiva: la Ektachrome IR. Era una pellicola particolare: invece degli usuali tre strati RGB (sensibili a rosso, verde, blu) presentava uno strato sensibile all’infrarosso che sostituiva quello sensibile al rosso, mentre mancava lo strato sensibile al blu. Questa pellicola fu utilmente utilizzata nella diagnostica dei dipinti per la sua prerogativa di distinguere pigmenti apparentemente simili, ma diversi nella composizione chimica. Per esempio, il lapislazzulo appariva di un rosso intenso, mentre l’azzurrite rimaneva blu, anche se offuscati dallo sporco che li rendeva poco distinguibili ad occhio nudo. Grazie a tale peculiarità, questa tecnica fu chiamata “infrarosso falso colore”.
Con l’avvento delle fotocamere digitali questa tecnica è ritornata in auge, in quanto è possibile sia effettuare due riprese con lo stesso apparecchio (una del visibile e l’altra del solo infrarosso) sia, con l’ausilio di software opportuni, miscelare i canali nello stesso ordine come erano disposti nella pellicola Ektachrome IR.
Nel 1969 l’olandese J. Van Asperen de Boer  espose sull’autorevole rivista «Studies in Conservation» un metodo rivoluzionario per l’ispezione dei dipinti con l’infrarosso e lo chiamò “Riflettografia infrarossa”.
Questo metodo prevede l’utilizzo di una speciale telecamera dotata di un tubo catodico Vidicon PbS con una sensibilità all’infrarosso fino a circa 2 micron, capace quindi di registrare una gamma di infrarosso più ampia della gamma di radiazioni visibili. La quantità di pigmenti resi trasparenti con queste radiazioni aumentò notevolmente. Antonella Gallone e il prof. Milazzo dell’Istituto di Archeometria dell’Università degli Studi di Milano ispezionarono con questa tecnica diversi dipinti della Pinacoteca, ottenendo risultati allora stupefacenti, mai raggiunti con le tecniche precedentemente adoperate, tanto che negli anni Ottanta il soprintendente Carlo Bertelli decise di dotare il Laboratorio Fotoradiografico della Pinacoteca di Brera di questa innovativa telecamera.
All’inizio l’apparecchiatura elettronica poteva fornire immagini solo attraverso un monitor, anch’esso a tubo catodico e l’unico modo di poter fissare su carta le riprese era quello di fotografare il monitor stesso, con grosse limitazioni in fatto di resa dei toni, fuoco e distorsioni prospettiche, mentre le fotografie all’infrarosso mantenevano la stessa qualità d’immagine delle fotografie tradizionali, seppure con informazioni minori rispetto a questa nuova tecnica.
Di conseguenza le ispezioni dei dipinti venivano fatte alla presenza dei futuri utilizzatori, gli storici dell’arte ed i restauratori, e si fotografavano solo le zone che al momento sembravano più significative, salvo scoprire a posteriori la necessità di ulteriori approfondimenti.

Negli anni Novanta il soprintendente Pietro Petraroia si dimostrò molto sensibile al problema. Complice l’innovazione tecnologica informatica di quegli anni e la tradizione di cui si è detto nell’introduzione, si risolse a dotare il Laboratorio di sofisticate apparecchiature informatiche, schede grafiche frame grabber per l’acquisizione dei riflettogrammi analogici, oltre a monitor ad altissima definizione. Promosse inoltre la realizzazione di un sistema elettromeccanico per la movimentazione della telecamera ad intervalli regolari su un piano parallelo a quello del dipinto. Fu quindi possibile, acquisendo le immagini in digitale, elaborarle, riducendo i difetti prima elencati ma soprattutto eseguire delle scansioni di grandi superfici con tantissimi riflettogrammi affiancati, che venivano in seguito ricomposti in un’unica immagine.
Nel frattempo l’Istituto Nazionale di Ottica di Arcetri (INOA) stava testando un sensore, l’Indium Gallium Arsenide (InGaAs), fino ad allora adoperato nel campo delle telecomunicazioni e sensibile alle radiazioni infrarosse fino a 1,7 micron. L’estensione spettrale nell’infrarosso era pienamente compatibile con il suo utilizzo nella riflettografia applicata ai dipinti e poteva registrare un valore a 12 bit, che per un’immagine con un solo canale di toni di grigio corrispondeva a diverse migliaia di toni. Il problema era che le matrici CCD avevano pochissimi fotodiodi e ad ognuno di essi corrisponde un pixel di una immagine digitale in bianco/nero. Si prospettava quindi la sfida di progettare dei sistemi di scansione, ossia dei sistemi capaci di muovere questi sensori su superfici ampie in modo da moltiplicarne la risoluzione spaziale.
Inizialmente i ricercatori dell’INOA costruirono un sistema costituito da una “testa” e da un sistema ortogonale di traslazioni motorizzate. La testa corrispondeva ad una microcamera dotata di un unico fotodiodo, capace quindi di generare un singolo pixel, mentre le traslazioni ortogonali erano in grado di movimentare con estrema precisione la testa corredata di un microsistema illuminante e, conseguentemente, di eseguire  misurazioni ad intervalli regolari. Un’intera superficie del dipinto poteva essere scansionata punto per punto e ogni punto costituiva un pixel dell’immagine risultante.
Il primo apparecchio era dotato di due traslazioni da 100 cm circa, capace di scansionare 1 m₂ di superficie pittorica. Queste dimensioni non erano un limite tecnologicamente invalicabile e furono decise al fine di rendere l’intera apparecchiatura trasportabile. Il software che gestiva i motori delle traslazioni e la registrazione delle acquisizioni della testa, fu calibrato in modo da fare una rilevazione ogni ¼ di millimetro per ogni asse. In questo modo era possibile ottenere 16 pixel per ogni mm₂ di dipinto. Uno dei motivi di questa scelta fu l’obiettivo di ricavare un’immagine con una risoluzione spaziale, atta ad ottenere stampe di dimensioni identiche al dipinto.
Con questa apparecchiatura e, come vedremo, con le sue successive evoluzioni, dal 1993 moltissime opere della Pinacoteca di Brera sono state esaminate e la qualità delle immagini riflettografiche ottenute rimane ancora oggi ineguagliata.
Alla fine degli anni Novanta Duilio Bertani, ricercatore dell’INOA, si trasferisce a Milano. A lui si deve in grandissima parte sia la crescita professionale degli operatori che l’evoluzione del sistema riflettografico a scanner.

A Firenze l’innovazione del sistema si è sviluppata principalmente nel rendere la testa dello scanner plurifunzionale. Con gli scanner più recenti è possibile registrare, oltre che la riflettografia, anche l’immagine del visibile a colori e ricavarne quindi l’infrarosso “falso colore”. Corredando la testa con un sistema di filtri interferenziali, che isolano bande ristrette dell’infrarosso, i ricercatori fiorentini hanno reso possibile ottenere diverse riflettografie multi spettrali, ossia di diverse regioni dell’infrarosso.
A Milano, Bertani, dovendosi confrontare con le realtà museali (da cui le difficoltà di movimentazione delle opere o il dover effettuare riprese a diversi metri di altezza), decise di impegnarsi sul fronte della miniaturizzazione e della maneggevolezza dell’apparecchiatura. Velocizzò i tempi di acquisizione delle immagini, riducendoli da diverse ore a poche decine di minuti per ogni metro quadro di dipinto. Aumentò la risoluzione in modo da ottenere ingrandimenti a monitor, capaci di rendere dettagli microscopici. Inoltre sviluppò sistemi di elevazione e traslazione del sistema. Raggiunse questi obiettivi costruendo un banco ottico ed effettuando la scansione dell’immagine latente del dipinto proiettata sul piano focale.
Dapprima utilizzò un array lineare di 256 elementi InGaAs e successivamente optò per l’utilizzo di una matrice CCD di 320 x 240, con elementi sempre InGaAs. Il piano focale del banco ottico veniva idealmente scomposto in tanti riquadri, il sensore si spostava su ognuno di questi riquadri effettuandone una ripresa, mentre l’insieme delle riprese venivano ricomposte in un’unica immagine automaticamente.
Bisogna sottolineare che molte delle apparecchiature realizzate attorno al sensore InGaAs rappresentarono singoli prototipi e non furono né industrializzati, né commercializzati per via degli alti costi dei componenti. Tuttavia, grazie a continue convenzioni fra la Pinacoteca di Brera e i realizzatori di questi prototipi, annoveriamo nel nostro archivio Fotoradiografico una grande quantità di riflettogrammi realizzati con tutte le tecniche menzionate. Ciò rende opportuno dover indicare, volta per volta, per ogni ripresa, anche il sistema impiegato.
Attualmente a Brera si utilizza il sistema Osiris, commercializzato dalla ditta Opus Instrument. Si tratta di una versione semplificata dell’ultimo prototipo di Bertani, caratterizzato da dimensioni molto contenute e da una gestione software estremamente semplice, non molto più complicata di una comune macchina fotografica digitale. Molte delle ultime riprese sono state effettuate autonomamente dal restauratore Andrea Carini e c’è da sperare che i futuri sviluppi tecnologici siano orientati alla praticità d’uso delle apparecchiature, favorendo non solo la diffusione di massa delle riprese riflettografiche, ma anche delle altre tecniche diagnostiche applicate ai Beni Culturali.

Giorgio Morandi, Natura morta, 1920 (collezione Vitali)

La radiografia rileva che l’autore, per questo dipinto, si è servito di una tela già utilizzata precedentemente. E’ molto evidente il “pentimento” dell’artista per quanto riguarda l’impostazione della bottiglia in primo piano, si nota infatti una prima preparazione della stessa con effetto linearmente orizzontale e il suo ingombro occupa una parte della base del vaso a sinistra della composizione, poi ha posizionato la bottiglia, come si vede nel visibile, in modo meno statico e più dinamico.
La fluorescenza utilizza la radiazione elettromagnetica invisibile dell’ultravioletto, con una lunghezza d’onda prossima a 0,366 micron dello spettro visibile, ottenuta irradiando l’oggetto con una fonte di luce particolare “luce di Wood” capace di rendere luminescenti i corpi eccitati da questa emissione di luce. Nel campo dei beni culturali è usata sia nei documenti, rende ben visibile le varie cancellazioni, che nei dipinti, dove mette in evidenza e rivela le varie alterazioni di colore dello strato pittorico. Se l’opera ha subito in precedenza dei restauri molto vecchi, si noterà la diversa composizione di pigmentazione dei colori usati in epoche diverse. Tecnicamente il dipinto viene irradiato con la luce di Wood in completa oscurità e fotografato con tempi piuttosto lunghi visto la scarsa luminosità che queste lampade emanano.

Consultazione per motivi di studio solo su appuntamento.

Responsabile: Dott.ssa Francesca Debolini
francesca.debolini@beniculturali.it